用于发动机燃料和扭矩控制的方法和系统技术方案

本申请涉及用于发动机燃料和扭矩控制的方法和系统。提供了用于基于在使EGR、净化或PCV烃流动到发动机时进气氧传感器的输出来精确估计进气空气充气的方法和系统。未经调节的空气充气估计用于发动机燃料控制，而烃调节的空气充气估计用于发动机扭矩控制。控制器经配置以在时域中以均匀增量对氧传感器进行采样，在曲柄角域中标记采样数据，将该采样数据存储在缓冲器中，且然后从缓冲器中选择对应于最近点火周期的一个或多个数据样本用于估计进气空气充气。

【技术实现步骤摘要】
用于发动机燃料和扭矩控制的方法和系统
本说明书总体上涉及一种联接到内燃发动机的进气通道的氧传感器。
技术介绍
发动机可以配置有联接到进气通道的氧传感器，用于确定新鲜进气空气的氧含量。特别地，传感器测量均衡之后的空气充气中的氧分压。对于稀释剂的存在，可以进一步校正空气充气，该稀释剂能够与在传感器处的氧反应，从而影响传感器的输出。例如，氧传感器输出针对来自EGR、净化(purge)燃料蒸气、曲轴箱通风燃料蒸气等的湿度、碳氢化合物的存在被校正。Surnilla等人在美国专利申请20140251285中示出了此类方法的一个示例。然后，校正的空气充气估计可以用于控制发动机燃料供给。然而，本文的专利技术人已经认识到，氧传感器具有需要经滤波以确定平均信号值的噪声。例如，可以使用经由模拟电子器件或经由数字计算机算法进行的无限脉冲响应(IIR)滤波来处理传感器的输出。此类处理增加了延迟，而该延迟降低了使用氧传感器数据的控制器的性能潜能。此外，该处理在计算上是昂贵的，并且在当前的ECU架构的情况下可能是不可行的。进一步地，信号处理在瞬态操作期间(例如当发动机转速增加时)可能失去精确性和/或发动机转速需要甚至更多的计算资源。
技术实现思路
上述问题可以通过用于发动机的方法至少部分地解决，其包括：以均匀的时间增量对进气氧传感器信号进行采样，将每个采样信号存储在缓冲器中，以发动机曲柄角的均匀增量在缓冲器中处理所存储的采样信号，以及基于所处理的采样信号中选择的一个来调节发动机操作参数(诸如发动机燃料供给)。以这种方式，可以在最小化延迟的同时去除氧传感器噪声。作为示例，在当发动机以启用的EGR、净化或曲轴箱通风中的一个或多个来操作的条件期间，控制器可以基于联接到发动机的进气通道的氧传感器的输出，来估计进气空气充气的净氧含量。净氧含量可以不需要被补偿稀释剂(诸如净化或曲轴箱燃料蒸气以及EGR)的存在。具体地，本专利技术人已经认识到，催化氧传感器测量需要匹配燃料量的净空气浓度。因此，基于氧传感器的输出的空气充气估计对空气中的稀释剂的存在不敏感(因此独立于稀释剂的存在)，允许氧传感器用作歧管压力传感器。氧传感器信号可以以均匀的时间增量进行采样，并且每个采样的信号存储在缓冲器中。传感器样本中的每个可以在采样时用曲轴的相应角度标记。当要计算空气充气(例如，每一点火周期一次)时，从缓冲器中检索具有对应于期望的角度周期(诸如过去的一个点火周期)的角度标记的氧传感器样本(例如，来自紧接在前的点火周期的样本)。这些信号被平均并且用于计算特定汽缸的空气充气。一旦确定了汽缸的空气充气，就可以计算出适当的燃料喷射量。以均匀的时间增量采样氧传感器信号然后在缓冲器中以发动机曲柄角的均匀增量来处理它们的技术效果是，现有ECU在曲轴角的精细增量(例如，6曲轴度)下对样本和过程传感器信号两者的无能力被克服。对于发送到缓冲器的每个传感器信号使用角度标记，避免了需要在预先指定的角度处具有控制器中断，因为每个样本不需要被立即处理。如此，这允许在下一个汽缸点火事件即将发生时(例如，在三汽缸发动机上每240°)，执行用于给定汽缸点火事件的一组信号的处理。结果，可以使用现有的氧传感器提供空气充气的精确估计，同时最小化估计空气充气所需的处理功率。因此，这允许更快和更精确的发动机燃料供给和扭矩控制，从而改善发动机性能。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。附图说明图1示出了包括进气氧传感器(IAO2)的发动机系统的示意图。图2示出了示例进气氧传感器的示意图。图3示出了基于用于燃料控制和扭矩估计的进气氧传感器的输出的空气质量计算的框图。图4示出了用于操作图1的进气氧传感器以用于确定进入汽缸的空气充气并调节发动机操作参数的方法的流程图。图5示出了说明用于处理进气氧传感器的输出以用于至少发动机燃料供给控制的方法的流程图。图6示出了点火正时图，其示出四个单独汽缸的汽缸事件，及其对应的曲轴角和通过进气氧传感器的IAO2传感器采样事件。图7示出了以两个不同的发动机转速对正弦波进行采样和缓冲的示例。具体实施方式以下描述涉及用于使用位于发动机(诸如图1的发动机系统)的进气通道中的氧传感器，来精确估计发动机中的进气空气充气的系统和方法。图2中示出了进气氧传感器的示例实施例。在存在稀释剂流(诸如存在EGR流、净化燃料蒸气流或曲轴箱燃料蒸气流)的情况下估计的氧传感器的未校正输出可用于确定进气空气充气的净氧含量，并用于燃料和扭矩控制(图3至图4)。控制器可以经配置以均匀的时间增量(例如，1毫秒时间增量)对氧传感器输出进行采样，并对样本进行角度标记。这些曲轴角标记的氧传感器信号样本可以被缓冲，并且可以在发动机操作期间访问缓冲的样本的子集，以确定进入汽缸的空气充气，并且随后调节所述发动机的操作参数。如参考图5详细描述的，具有对应于最近点火周期的角度标记的样本可以在当前点火周期期间被检索和平均，以用于发动机燃料和扭矩控制。传感器的采样计划(图6)以均匀的时间间隔被预先指定，并且一旦每个样本已经被角度标记，则将信息存储在控制器可访问的缓冲器中。在较高和较低发动机转速下的传感器输出的采样和缓冲的示例比较在图7中示出。以这种方式，减少了信号处理时间，而不降低结果的精度。现在参考图1，示出了说明可以包括在汽车的推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作者132的输入来控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和踏板位置传感器134用于生成比例踏板位置信号PP。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36位于燃烧室壁32中。活塞36可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可以经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在该示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和凸轮致动系统53的凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和凸轮致动系统53可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和位置传感器57来确定。在另选实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动来控制。例如，汽缸30可以另选地包括经由电动气门致动来控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。在一些实施例中，发动机10的每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的方法，其包括：以均匀的时间增量对进气氧传感器信号进行采样；将每个采样信号存储在缓冲器中；在发动机曲柄角的均匀增量下处理所述缓冲器中存储的采样信号；以及基于经处理的采样信号中的选择的两个或更多个，调节发动机操作参数。

【技术特征摘要】
2016.03.21 US 15/076,2121.一种用于发动机的方法，其包括：以均匀的时间增量对进气氧传感器信号进行采样；将每个采样信号存储在缓冲器中；在发动机曲柄角的均匀增量下处理所述缓冲器中存储的采样信号；以及基于经处理的采样信号中的选择的两个或更多个，调节发动机操作参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述经处理的采样信号中的选择的两个或更多个来调节发动机操作参数包括：基于所述经处理的采样信号中的所述选择的两个或更多个的平均值，调节燃料喷射量。3.根据权利要求1所述的方法，其中在发动机曲柄角的均匀增量下处理所述缓冲器中所述存储的采样信号包括：以发动机点火频率处理所述存储的采样信号。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在将每个采样信号存储在所述缓冲器中之前，利用与所述采样信号被采样时的发动机曲柄角对应的发动机曲柄角标记来标记每个采样信号。5.根据权利要求4所述的方法，其中每次发动机点火事件执行所述处理一次，并且其中以发动机曲柄角的均匀增量来处理所述缓冲器中所述存储的采样信号包括：在针对给定汽缸的点火事件处，从所述缓冲器中选择具有对应于所述给定汽缸的紧接在前的点火事件的发动机曲柄角的发动机曲柄角标记的至少两个采样信号；处理所述选择的采样信号以估计进气歧管空气充气；以及其中调节所述燃料喷射量包括基于所述估计的进气歧管空气充气调节所述燃料喷射量。6.根据权利要求5所述的方法，其中估计所述进气歧管空气充气包括估计进入发动机汽缸的净氧流速。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述进气氧传感器联接到发动机进气通道，并且其中在将排气从排气通道再循环到所述进气通道时执行所述采样、存储和处理。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：响应于基于排气空气燃料比传感器获悉的燃料喷射器误差，校正所述燃料喷射量，所述燃料喷射器误差在再循环所述排气时被获悉；以及调节燃料喷射器脉宽以将燃料以所述校正的燃料喷射量喷射到给定汽缸。9.根据权利要求8所述的方法，其进一步：包括基于再循环排气的烃浓度校正所述估计的进气歧管空气充气，以及基于所述校正的进气歧管空气充气调节发动机扭矩致动器。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述再循环排气的所述烃浓度通过联接到EGR通道的空气燃料比传感器估计，并且其中所述发动机扭矩致动器包括联接到所述EGR通道的EGR阀。11.一种用于发动机的方法，其包括：以预定时间间隔对进气歧管氧传感器信号进行采样，以生成包括多个样本的数据集；用发动机曲柄角对所述数据集的每个样本进行标记；以及响应于燃料喷射请求，以基于所述数据集的选择的两个或更多个样本估计的进气空气充气量为基础调节燃料喷射，所述选择的两个或更多个样本具有对应于紧接在所述燃料喷射请求之前的一个点火周期的发动机曲柄角标记。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述燃料喷射请求包括对于所述发动机的给定...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·D·珀西富尔，J·切恰克，J·N·尤瑞，G·苏尼拉，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US